一種柔性集流體及其制備方法和應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于柔性集流體的技術(shù)領(lǐng)域。具體設(shè)及一種柔性集流體及其制備方法和在 柔性超級(jí)電容器、柔性裡離子電容器、柔性裡離子電池中的應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著可穿戴設(shè)備的發(fā)展，對(duì)于柔性超級(jí)電容器、柔性裡離子電容器、柔性裡離子電 池等柔性儲(chǔ)能器件的需要也越來越迫切。其中，柔性導(dǎo)電基體是制約柔性儲(chǔ)能器件發(fā)展的 重要部分。柔性基體必須是導(dǎo)電性好、可折曲并且具有一定的機(jī)械強(qiáng)度，現(xiàn)有的柔性導(dǎo)電基 體主要包括金屬瓣射薄膜、柔性集體上制備石墨締或納米碳、金屬薄片、金屬錐等。但是運(yùn) 些材料及制備技術(shù)都存在非常昂貴、生產(chǎn)效率低或性能不高等問題。本發(fā)明柔性集流體不 僅導(dǎo)電性及折曲性能好，而且工藝簡單、成本低，可應(yīng)用于柔性超級(jí)電容器、柔性裡離子電 容器、柔性裡離子電池等。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003] 本發(fā)明針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供一種柔性集流體，包括柔性基體層、設(shè) 置在柔性基體層表面的粘接層W及設(shè)置在粘接層表面的柔性導(dǎo)電層，其中柔性導(dǎo)電層為從 導(dǎo)電石墨紙剝離的導(dǎo)電石墨層或從導(dǎo)電碳紙剝離的導(dǎo)電碳層中的至少一種。
[0004] 柔性基體層為聚丙締、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇醋、聚氯乙締、聚乙締、聚糞二甲酸乙 二醇醋、聚甲基丙締酸甲醋、聚碳酸醋中的至少一種。
[0005] 本發(fā)明提供一種柔性集流體的制備方法，包括W下步驟：
[0006] 步驟1，在柔性基體層的一個(gè)表面上設(shè)置粘接層；
[0007] 步驟2,將一個(gè)表面包含粘接層的柔性基體層粘接于導(dǎo)電石墨紙或?qū)щ娞疾嫉囊?個(gè)表面上，對(duì)其施加壓力；
[000引步驟3,將導(dǎo)電石墨紙或?qū)щ娞疾紕冸x，包含柔性基體層、粘接層W及導(dǎo)電石墨層 或?qū)щ娞紝拥囊幻嬷苽涑扇嵝约黧w。
[0009] 步驟1中的柔性基體層為聚丙締、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇醋、聚氯乙締、聚乙締、聚 糞二甲酸乙二醇醋、聚甲基丙締酸甲醋、聚碳酸醋中的至少一種，既有良好的粘接性，又具 有強(qiáng)的耐酸堿性。
[0010] 步驟2中W市售低成本的導(dǎo)電石墨紙或?qū)щ娞疾紴槿嵝詫?dǎo)電層的原料，如將高碳 憐片石墨經(jīng)化學(xué)處理，高溫膨脹社制而成的石墨紙，常用于密封或散熱，該導(dǎo)電石墨紙也具 有良好的導(dǎo)電性，但厚度較大，市售的最小厚度為330ym，質(zhì)地疏松、折曲性能差，不能直接 用做超級(jí)電容器的柔性集流體。
[0011] 步驟2中施加壓力的方法為按壓、擠壓、漉壓、沖壓中的至少一種?？蒞將包含柔 性基體層、粘接層和導(dǎo)電石墨紙的樣品，放到壓片機(jī)的壓片平臺(tái)上，施加合適的壓力并保壓 一段時(shí)間，后取出。也可W將樣品放到漉壓機(jī)上漉軸與下漉軸之間的間隙中，調(diào)節(jié)上漉軸與 下漉軸之間的間隙距離，漉壓并取出，必要的話可W重復(fù)多次漉壓。一方面可W提高粘接層 與石墨紙的粘接力，另一方面可W使石墨紙變得更加致密緊湊，提高石墨層的電導(dǎo)率和機(jī) 械性能。
[0012] 步驟3中將石墨紙剝離的方法為低成本、無污染、操作簡單的機(jī)械法剝離，替代化 學(xué)品污染的化學(xué)法剝離或高成本的氣相剝離?？蒞用手工進(jìn)行機(jī)械剝離，也可W用粘接力 測試機(jī)器等工裝設(shè)備進(jìn)行機(jī)械剝離。剝離后的柔性導(dǎo)電層厚度為15ym~65ym，更優(yōu)的為 20Um~ 45Unio
[0013] 本發(fā)明的顯著優(yōu)點(diǎn)在于：柔性集流體不僅導(dǎo)電性及折曲性能好，而且工藝簡單、成 本低，本發(fā)明可應(yīng)用于柔性超級(jí)電容器、柔性裡離子電容器、柔性裡離子電池等。
【附圖說明】
[0014] 圖1表示柔性集流體制作前示意圖
[0015] 圖2表示石墨紙或?qū)щ娞疾紮C(jī)械剝離示意圖
[0016] 圖3表示柔性集流體示意圖
[0017] 圖4表示柔性集流體實(shí)物圖 陽〇1引符號(hào)說明
[0019] 1柔性基體層
[0020] 2粘接層
[0021] 3石墨紙或?qū)щ娞疾?br>[0022] 3-1導(dǎo)電石墨層或?qū)щ娞紝?br>[0023] 3-2剩下的石墨紙或?qū)щ娞疾?br>[0024] 4柔性集流體
【具體實(shí)施方式】
[00巧]本發(fā)明柔性集流體4的制備步驟為：
[00%] 步驟1，在柔性基體層1的一個(gè)表面上設(shè)置粘接層2 ;
[0027] 步驟2,將一個(gè)表面包含粘接層2的柔性基體層1粘接于導(dǎo)電石墨紙或?qū)щ娞疾? 的一個(gè)表面上，對(duì)其施加壓力；
[002引步驟3,將導(dǎo)電石墨紙或?qū)щ娞疾?剝離成導(dǎo)電石墨層或?qū)щ娞紝?-1W及剩余導(dǎo) 電石墨紙或?qū)щ娞疾?-2。柔性基體層1、粘接層2W及導(dǎo)電石墨層或?qū)щ娞紝?-1制備成 柔性集流體4。
[0029] W下通過實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的說明，但本發(fā)明并不僅限于下述實(shí)施例 陽030] 實(shí)施例1 :
[0031] 將含聚對(duì)苯二甲酸乙二醇醋基體層和天然橡膠粘接層的透明膠帶粘貼于330ym 厚度的市售石墨紙的一個(gè)表面上，將樣品置于漉壓機(jī)上漉軸與下漉軸之間的間隙中，調(diào)整 間隙為250ym漉壓1次，手工將石墨紙剝離，W含有透明膠帶和石墨層的一側(cè)作為柔性集 流體，該柔性集流體中石墨層的厚度為65ym。將活性炭、乙烘黑、下苯橡膠（SBR)、簇甲基 纖維素（CMC)按質(zhì)量比80:10:10:5混合均勻，W水調(diào)成漿料，再涂布于柔性集流體表面， 并于110°C溫度下烘干，再按常規(guī)方法將電極漉壓，裁切成規(guī)定尺寸，真空干燥，制備柔性電 極。將柔性電極、LiCl/PVA凝膠電解質(zhì)、柔性電極依次疊放，組裝成對(duì)稱型柔性超級(jí)電容器。 將柔性超級(jí)電容器折曲90D10次，用超級(jí)電容器測試儀測試超級(jí)電容器折曲前后的電容 量，用電池測試儀測試超級(jí)電容器折曲前后的在1曲Z頻率下交流內(nèi)阻。 陽0巧實(shí)施例2
[0033] 將包含離型紙和丙締酸類壓敏膠粘接層的雙面膠帶的離型紙撕去，粘接層的一 個(gè)表面粘貼于PET薄膜表面，另一個(gè)表面粘貼于石墨紙的一個(gè)表面，將樣品置于壓片機(jī)的 壓片平臺(tái)上，施加IkPa的壓力，保持壓力Imin,除去壓力，并將石墨紙用玻璃力測試機(jī)剝 離開，包含PET柔性基體層、粘接層及石墨層的一面制得柔性集流體，該柔性集流體中石 墨層的厚度為15ym。將活性炭、乙烘黑、下苯橡膠（SBR)、簇甲基纖維素（CMC)按質(zhì)量比 80:10:10:5混合均勻，W水調(diào)成漿料，再涂布于柔性集流體表面，并于Iior溫度下烘干， 再按常規(guī)方法將電極漉壓，裁切成規(guī)定尺寸，真空干燥，制備柔性電極。將柔性電極、LiCl/ PVA凝膠電解質(zhì)、柔性電極依次疊放，組裝成對(duì)稱型柔性超級(jí)電容器。將柔性超級(jí)電容器折 曲90D10次，用超級(jí)電容器測試儀測試超級(jí)電容器折曲前后的電容量，用電池測試儀測試 超級(jí)電容器折曲前后的在1曲Z頻率下交流內(nèi)阻。
[0034] 實(shí)施例3
[0035] 在陽T柔性基體層的一個(gè)表面用刮刀均勻涂覆聚氯乙締作為粘接層，粘接層的另 一面粘接于石墨紙的一個(gè)表面，將樣品置于壓片機(jī)的壓片平臺(tái)上，施加2kPa的壓力，保持 壓力Imin,除去壓力，并用玻璃力測試機(jī)將石墨紙剝離開，包含PET柔性基體層、粘接層及 石墨層的一面制得柔性集流體，該柔性集流體中石墨層的厚度為20ym。將活性炭、乙烘黑、 下苯橡膠（SBR)、簇甲基纖維素（CMC)按質(zhì)量比80:10:10:5混合均勻，W水調(diào)成漿料，再涂 布于柔性集流體表面，并于ll〇°C溫度下烘干，再按常規(guī)方法將電極漉壓，裁切成規(guī)定尺寸， 真空干燥，制備柔性電極。將柔性電極、LiCl/PVA凝膠電解質(zhì)、柔性電極依次疊放，組裝成 對(duì)稱型柔性超級(jí)電容器。將柔性超級(jí)電容器折曲90D10次，用超級(jí)電容器測試儀測試超級(jí) 電容器折曲前后的電容量，用電池測試儀測試超級(jí)電容器折曲前后的在1曲Z頻率下交流 內(nèi)阻。
[0036] 實(shí)施例4
[0037] 在陽T柔性基體層的一個(gè)表面用刮刀均勻涂覆聚氯乙締作為粘接層，粘接層的另 一面粘接于石墨紙的一個(gè)表面，將樣品置于壓片機(jī)的壓片平臺(tái)上，施加3kPa的壓力，保持 壓力Imin,除去壓力，并用玻璃力測試機(jī)將石墨紙剝離開，包含PET柔性基體層、粘接層及 石墨層的一面制得柔性集流體，該柔性集流體中石墨層的厚度為25ym。將活性炭、乙烘黑、 下苯橡膠（SBR)、簇甲基纖維素（CMC)按質(zhì)量比80:10:10:5混合均勻，W水調(diào)成漿料，再涂 布于柔性集流體表面，并于ll〇°C溫度下烘干，再按常規(guī)方法將電極漉壓，裁切成規(guī)定尺寸， 真空干燥，制備柔性電極。將柔性電極、LiCl/PVA凝膠電解質(zhì)、柔性電極依次疊放，組裝成 對(duì)稱型柔性超級(jí)電容器。將柔性超級(jí)電容器折曲90D10次，用超級(jí)電容器測試儀測試超級(jí) 電容器折曲前后的電容量，用電池測試儀測試超級(jí)電容器折曲前后的在1曲Z頻率下交流 內(nèi)阻。 陽0測 實(shí)施例5
[0039] 在陽T柔性基體層的一個(gè)表面用刮刀均勻涂覆聚氯乙締作為粘接層，粘接層的另 一面粘接于石墨紙的一個(gè)表面，將樣品置于壓片機(jī)的壓片平臺(tái)上，施加4kPa的壓力，保持 壓力Imin,除去壓力，并用玻璃力測試機(jī)將石墨紙剝離開，包含PET柔性基體層、粘接層及 石墨層的一面制得柔性集流體，該柔性集流體中石墨層的厚度為30ym。將活性炭、乙烘黑、 下苯橡膠（SBR)、簇甲基纖維素（CMC)按質(zhì)量比80:10:10:5混合均勻，W水調(diào)成漿料，再涂 布于柔性集流體表面，并于ll〇°C溫度下烘干，再按常規(guī)方法將電極漉壓，裁切成規(guī)定尺寸， 真空干燥，制備柔性電極。將柔性電極、LiCl/PVA凝膠電解質(zhì)、柔性電極依次疊放，組裝成 對(duì)稱型柔性超級(jí)電容器。將柔性超級(jí)電容器折曲90D10次，用超級(jí)電容器測試儀測試超級(jí) 電容器折曲前后的電容量，用電池測試儀測試超級(jí)電容器折曲前后的在1曲Z頻率下交流 內(nèi)阻。 W40] 實(shí)施例6
[0041]在陽T